493015fb28188cacdc97ceb517d1c335d7bcef87
[ghc-hetmet.git] / compiler / stranal / WorkWrap.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1993-1998
3 %
4 \section[WorkWrap]{Worker/wrapper-generating back-end of strictness analyser}
5
6 \begin{code}
7 module WorkWrap ( wwTopBinds, mkWrapper ) where
8
9 import CoreSyn
10 import CoreUnfold       ( certainlyWillInline, mkInlineRule, mkWwInlineRule )
11 import CoreUtils        ( exprType, exprIsHNF )
12 import CoreArity        ( exprArity )
13 import Var
14 import Id               ( idType, isOneShotLambda, idUnfolding,
15                           setIdStrictness, mkWorkerId,
16                           setInlineActivation, setIdUnfolding,
17                           setIdArity )
18 import Type             ( Type )
19 import IdInfo
20 import Demand           ( Demand(..), StrictSig(..), DmdType(..), DmdResult(..), 
21                           Demands(..), mkTopDmdType, isBotRes, returnsCPR, topSig, isAbsent
22                         )
23 import UniqSupply
24 import BasicTypes       ( RecFlag(..), isNonRec, isNeverActive,
25                           Activation, inlinePragmaActivation )
26 import VarEnv           ( isEmptyVarEnv )
27 import Maybes           ( orElse )
28 import WwLib
29 import Util             ( lengthIs, notNull )
30 import Outputable
31 import MonadUtils
32
33 #include "HsVersions.h"
34 \end{code}
35
36 We take Core bindings whose binders have:
37
38 \begin{enumerate}
39
40 \item Strictness attached (by the front-end of the strictness
41 analyser), and / or
42
43 \item Constructed Product Result information attached by the CPR
44 analysis pass.
45
46 \end{enumerate}
47
48 and we return some ``plain'' bindings which have been
49 worker/wrapper-ified, meaning: 
50
51 \begin{enumerate} 
52
53 \item Functions have been split into workers and wrappers where
54 appropriate.  If a function has both strictness and CPR properties
55 then only one worker/wrapper doing both transformations is produced;
56
57 \item Binders' @IdInfos@ have been updated to reflect the existence of
58 these workers/wrappers (this is where we get STRICTNESS and CPR pragma
59 info for exported values).
60 \end{enumerate}
61
62 \begin{code}
63 wwTopBinds :: UniqSupply -> [CoreBind] -> [CoreBind]
64
65 wwTopBinds us top_binds
66   = initUs_ us $ do
67     top_binds' <- mapM wwBind top_binds
68     return (concat top_binds')
69 \end{code}
70
71 %************************************************************************
72 %*                                                                      *
73 \subsection[wwBind-wwExpr]{@wwBind@ and @wwExpr@}
74 %*                                                                      *
75 %************************************************************************
76
77 @wwBind@ works on a binding, trying each \tr{(binder, expr)} pair in
78 turn.  Non-recursive case first, then recursive...
79
80 \begin{code}
81 wwBind  :: CoreBind
82         -> UniqSM [CoreBind]    -- returns a WwBinding intermediate form;
83                                 -- the caller will convert to Expr/Binding,
84                                 -- as appropriate.
85
86 wwBind (NonRec binder rhs) = do
87     new_rhs <- wwExpr rhs
88     new_pairs <- tryWW NonRecursive binder new_rhs
89     return [NonRec b e | (b,e) <- new_pairs]
90       -- Generated bindings must be non-recursive
91       -- because the original binding was.
92
93 wwBind (Rec pairs)
94   = return . Rec <$> concatMapM do_one pairs
95   where
96     do_one (binder, rhs) = do new_rhs <- wwExpr rhs
97                               tryWW Recursive binder new_rhs
98 \end{code}
99
100 @wwExpr@ basically just walks the tree, looking for appropriate
101 annotations that can be used. Remember it is @wwBind@ that does the
102 matching by looking for strict arguments of the correct type.
103 @wwExpr@ is a version that just returns the ``Plain'' Tree.
104
105 \begin{code}
106 wwExpr :: CoreExpr -> UniqSM CoreExpr
107
108 wwExpr e@(Type {}) = return e
109 wwExpr e@(Lit  {}) = return e
110 wwExpr e@(Var  {}) = return e
111
112 wwExpr (Lam binder expr)
113   = Lam binder <$> wwExpr expr
114
115 wwExpr (App f a)
116   = App <$> wwExpr f <*> wwExpr a
117
118 wwExpr (Note note expr)
119   = Note note <$> wwExpr expr
120
121 wwExpr (Cast expr co) = do
122     new_expr <- wwExpr expr
123     return (Cast new_expr co)
124
125 wwExpr (Let bind expr)
126   = mkLets <$> wwBind bind <*> wwExpr expr
127
128 wwExpr (Case expr binder ty alts) = do
129     new_expr <- wwExpr expr
130     new_alts <- mapM ww_alt alts
131     return (Case new_expr binder ty new_alts)
132   where
133     ww_alt (con, binders, rhs) = do
134         new_rhs <- wwExpr rhs
135         return (con, binders, new_rhs)
136 \end{code}
137
138 %************************************************************************
139 %*                                                                      *
140 \subsection[tryWW]{@tryWW@: attempt a worker/wrapper pair}
141 %*                                                                      *
142 %************************************************************************
143
144 @tryWW@ just accumulates arguments, converts strictness info from the
145 front-end into the proper form, then calls @mkWwBodies@ to do
146 the business.
147
148 We have to BE CAREFUL that we don't worker-wrapperize an Id that has
149 already been w-w'd!  (You can end up with several liked-named Ids
150 bouncing around at the same time---absolute mischief.)  So the
151 criterion we use is: if an Id already has an unfolding (for whatever
152 reason), then we don't w-w it.
153
154 The only reason this is monadised is for the unique supply.
155
156 Note [Don't w/w inline things (a)]
157 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
158 It's very important to refrain from w/w-ing an INLINE function
159 because the wrapper will then overwrite the InlineRule unfolding.
160
161 It was wrong with the old InlineMe Note too: if we do so by mistake 
162 we transform
163         f = __inline (\x -> E)
164 into
165         f = __inline (\x -> case x of (a,b) -> fw E)
166         fw = \ab -> (__inline (\x -> E)) (a,b)
167 and the original __inline now vanishes, so E is no longer
168 inside its __inline wrapper.  Death!  Disaster!
169
170 Furthermore, if the programmer has marked something as INLINE, 
171 we may lose by w/w'ing it.
172
173 If the strictness analyser is run twice, this test also prevents
174 wrappers (which are INLINEd) from being re-done.
175
176 Notice that we refrain from w/w'ing an INLINE function even if it is
177 in a recursive group.  It might not be the loop breaker.  (We could
178 test for loop-breaker-hood, but I'm not sure that ever matters.)
179
180 Note [Don't w/w inline things (b)]
181 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
182 In general, therefore, we refrain from w/w-ing *small* functions,
183 because they'll inline anyway.  But we must take care: it may look
184 small now, but get to be big later after other inling has happened.
185 So we take the precaution of adding an INLINE pragma to any such
186 functions.  
187
188 I made this change when I observed a big function at the end of
189 compilation with a useful strictness signature but no w-w.  When 
190 I measured it on nofib, it didn't make much difference; just a few
191 percent improved allocation on one benchmark (bspt/Euclid.space).  
192 But nothing got worse.
193
194
195 \begin{code}
196 tryWW   :: RecFlag
197         -> Id                           -- The fn binder
198         -> CoreExpr                     -- The bound rhs; its innards
199                                         --   are already ww'd
200         -> UniqSM [(Id, CoreExpr)]      -- either *one* or *two* pairs;
201                                         -- if one, then no worker (only
202                                         -- the orig "wrapper" lives on);
203                                         -- if two, then a worker and a
204                                         -- wrapper.
205 tryWW is_rec fn_id rhs
206   | isNeverActive inline_act
207         -- No point in worker/wrappering if the thing is never inlined!
208         -- Because the no-inline prag will prevent the wrapper ever
209         -- being inlined at a call site. 
210         -- 
211         -- Furthermore, don't even expose strictness info
212   = return [ (fn_id, rhs) ]
213
214   | is_thunk && worthSplittingThunk maybe_fn_dmd res_info
215   = ASSERT2( isNonRec is_rec, ppr new_fn_id )   -- The thunk must be non-recursive
216     checkSize new_fn_id rhs $ 
217     splitThunk new_fn_id rhs
218
219   | is_fun && worthSplittingFun wrap_dmds res_info
220   = checkSize new_fn_id rhs $
221     splitFun new_fn_id fn_info wrap_dmds res_info inline_act rhs
222
223   | otherwise
224   = return [ (new_fn_id, rhs) ]
225
226   where
227     fn_info      = idInfo fn_id
228     maybe_fn_dmd = demandInfo fn_info
229     inline_act   = inlinePragmaActivation (inlinePragInfo fn_info)
230
231         -- In practice it always will have a strictness 
232         -- signature, even if it's a uninformative one
233     strict_sig  = strictnessInfo fn_info `orElse` topSig
234     StrictSig (DmdType env wrap_dmds res_info) = strict_sig
235
236         -- new_fn_id has the DmdEnv zapped.  
237         --      (a) it is never used again
238         --      (b) it wastes space
239         --      (c) it becomes incorrect as things are cloned, because
240         --          we don't push the substitution into it
241     new_fn_id | isEmptyVarEnv env = fn_id
242               | otherwise         = fn_id `setIdStrictness` 
243                                      StrictSig (mkTopDmdType wrap_dmds res_info)
244
245     is_fun    = notNull wrap_dmds
246     is_thunk  = not is_fun && not (exprIsHNF rhs)
247
248 ---------------------
249 checkSize :: Id -> CoreExpr
250           -> UniqSM [(Id,CoreExpr)] -> UniqSM [(Id,CoreExpr)]
251  -- See Note [Don't w/w inline things (a) and (b)]
252 checkSize fn_id rhs thing_inside
253   | isStableUnfolding unfolding    -- For DFuns and INLINE things, leave their
254   = return [ (fn_id, rhs) ]        -- unfolding unchanged; but still attach 
255                                    -- strictness info to the Id 
256
257   | certainlyWillInline unfolding
258   = return [ (fn_id `setIdUnfolding` inline_rule, rhs) ]
259                 -- Note [Don't w/w inline things (b)]
260
261   | otherwise = thing_inside
262   where
263     unfolding = idUnfolding fn_id
264     inline_rule = mkInlineRule unSaturatedOk rhs (unfoldingArity unfolding)
265
266 ---------------------
267 splitFun :: Id -> IdInfo -> [Demand] -> DmdResult -> Activation -> Expr Var
268          -> UniqSM [(Id, CoreExpr)]
269 splitFun fn_id fn_info wrap_dmds res_info inline_act rhs
270   = WARN( not (wrap_dmds `lengthIs` arity), ppr fn_id <+> (ppr arity $$ ppr wrap_dmds $$ ppr res_info) ) 
271     (do {
272         -- The arity should match the signature
273       (work_demands, wrap_fn, work_fn) <- mkWwBodies fun_ty wrap_dmds res_info one_shots
274     ; work_uniq <- getUniqueM
275     ; let
276         work_rhs = work_fn rhs
277         work_id  = mkWorkerId work_uniq fn_id (exprType work_rhs) 
278                         `setInlineActivation` inline_act
279                                 -- Any inline activation (which sets when inlining is active) 
280                                 -- on the original function is duplicated on the worker and wrapper
281                                 -- It *matters* that the pragma stays on the wrapper
282                                 -- It seems sensible to have it on the worker too, although we
283                                 -- can't think of a compelling reason. (In ptic, INLINE things are 
284                                 -- not w/wd). However, the RuleMatchInfo is not transferred since
285                                 -- it does not make sense for workers to be constructorlike.
286                         `setIdStrictness` StrictSig (mkTopDmdType work_demands work_res_info)
287                                 -- Even though we may not be at top level, 
288                                 -- it's ok to give it an empty DmdEnv
289                         `setIdArity` (exprArity work_rhs)
290                                 -- Set the arity so that the Core Lint check that the 
291                                 -- arity is consistent with the demand type goes through
292
293         wrap_rhs = wrap_fn work_id
294         wrap_id  = fn_id `setIdUnfolding` mkWwInlineRule work_id wrap_rhs arity
295
296     ; return ([(work_id, work_rhs), (wrap_id, wrap_rhs)]) })
297         -- Worker first, because wrapper mentions it
298         -- mkWwBodies has already built a wrap_rhs with an INLINE pragma wrapped around it
299   where
300     fun_ty = idType fn_id
301
302     arity  = arityInfo fn_info  -- The arity is set by the simplifier using exprEtaExpandArity
303                                 -- So it may be more than the number of top-level-visible lambdas
304
305     work_res_info | isBotRes res_info = BotRes  -- Cpr stuff done by wrapper
306                   | otherwise         = TopRes
307
308     one_shots = get_one_shots rhs
309
310 -- If the original function has one-shot arguments, it is important to
311 -- make the wrapper and worker have corresponding one-shot arguments too.
312 -- Otherwise we spuriously float stuff out of case-expression join points,
313 -- which is very annoying.
314 get_one_shots :: Expr Var -> [Bool]
315 get_one_shots (Lam b e)
316   | isId b    = isOneShotLambda b : get_one_shots e
317   | otherwise = get_one_shots e
318 get_one_shots (Note _ e) = get_one_shots e
319 get_one_shots _          = noOneShotInfo
320 \end{code}
321
322 Thunk splitting
323 ~~~~~~~~~~~~~~~
324 Suppose x is used strictly (never mind whether it has the CPR
325 property).  
326
327       let
328         x* = x-rhs
329       in body
330
331 splitThunk transforms like this:
332
333       let
334         x* = case x-rhs of { I# a -> I# a }
335       in body
336
337 Now simplifier will transform to
338
339       case x-rhs of 
340         I# a -> let x* = I# a 
341                 in body
342
343 which is what we want. Now suppose x-rhs is itself a case:
344
345         x-rhs = case e of { T -> I# a; F -> I# b }
346
347 The join point will abstract over a, rather than over (which is
348 what would have happened before) which is fine.
349
350 Notice that x certainly has the CPR property now!
351
352 In fact, splitThunk uses the function argument w/w splitting 
353 function, so that if x's demand is deeper (say U(U(L,L),L))
354 then the splitting will go deeper too.
355
356 \begin{code}
357 -- splitThunk converts the *non-recursive* binding
358 --      x = e
359 -- into
360 --      x = let x = e
361 --          in case x of 
362 --               I# y -> let x = I# y in x }
363 -- See comments above. Is it not beautifully short?
364
365 splitThunk :: Var -> Expr Var -> UniqSM [(Var, Expr Var)]
366 splitThunk fn_id rhs = do
367     (_, wrap_fn, work_fn) <- mkWWstr [fn_id]
368     return [ (fn_id, Let (NonRec fn_id rhs) (wrap_fn (work_fn (Var fn_id)))) ]
369 \end{code}
370
371
372 %************************************************************************
373 %*                                                                      *
374 \subsection{Functions over Demands}
375 %*                                                                      *
376 %************************************************************************
377
378 \begin{code}
379 worthSplittingFun :: [Demand] -> DmdResult -> Bool
380                 -- True <=> the wrapper would not be an identity function
381 worthSplittingFun ds res
382   = any worth_it ds || returnsCPR res
383         -- worthSplitting returns False for an empty list of demands,
384         -- and hence do_strict_ww is False if arity is zero and there is no CPR
385   -- See Note [Worker-wrapper for bottoming functions]
386   where
387     worth_it Abs              = True    -- Absent arg
388     worth_it (Eval (Prod _)) = True     -- Product arg to evaluate
389     worth_it _                = False
390
391 worthSplittingThunk :: Maybe Demand     -- Demand on the thunk
392                     -> DmdResult        -- CPR info for the thunk
393                     -> Bool
394 worthSplittingThunk maybe_dmd res
395   = worth_it maybe_dmd || returnsCPR res
396   where
397         -- Split if the thing is unpacked
398     worth_it (Just (Eval (Prod ds))) = not (all isAbsent ds)
399     worth_it _                       = False
400 \end{code}
401
402 Note [Worker-wrapper for bottoming functions]
403 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
404 We used not to split if the result is bottom.
405 [Justification:  there's no efficiency to be gained.]
406
407 But it's sometimes bad not to make a wrapper.  Consider
408         fw = \x# -> let x = I# x# in case e of
409                                         p1 -> error_fn x
410                                         p2 -> error_fn x
411                                         p3 -> the real stuff
412 The re-boxing code won't go away unless error_fn gets a wrapper too.
413 [We don't do reboxing now, but in general it's better to pass an
414 unboxed thing to f, and have it reboxed in the error cases....]
415
416
417 %************************************************************************
418 %*                                                                      *
419 \subsection{The worker wrapper core}
420 %*                                                                      *
421 %************************************************************************
422
423 @mkWrapper@ is called when importing a function.  We have the type of 
424 the function and the name of its worker, and we want to make its body (the wrapper).
425
426 \begin{code}
427 mkWrapper :: Type               -- Wrapper type
428           -> StrictSig          -- Wrapper strictness info
429           -> UniqSM (Id -> CoreExpr)    -- Wrapper body, missing worker Id
430
431 mkWrapper fun_ty (StrictSig (DmdType _ demands res_info)) = do
432     (_, wrap_fn, _) <- mkWwBodies fun_ty demands res_info noOneShotInfo
433     return wrap_fn
434
435 noOneShotInfo :: [Bool]
436 noOneShotInfo = repeat False
437 \end{code}